JP3908917B2 - 電気二重層キャパシタの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、キャパシタ（電気二重層キャパシタ）およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電装置（電気自動車の駆動電源など）として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命の長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、同数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層して構成される。これらの積層体は電解液に浸され、容器（アルミケースケース）に収容される（特開２０００−２００７３８号、参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４は、電気二重層キャパシタの一例を説明するものであり、１はキャパシタ本体（図示せず）を電解液と共に収容する容器、２は容器１の外部へ引き出される１対の端子板（アルミ電極）であり、各端子板２ａ，２ｂは容器１の内部でそれぞれ対応する極性のリード部の重層部に接合される。
【０００５】
キャパシタ本体において、正極体および負極体の集電極は、アルミ箔で形成され、その片面に活性炭電極（分極性電極）が構成される。これら集電極にリード部が形成され、これらの同極どうしを集める重層部に端子板２が接合されるのである。端子板２との接合には、良好な電導性を確保しつつ、アルミ箔のリード部に損傷を与えないよう、超音波溶接・スポット溶接などが用いられる。
【０００６】
容器１の内部は、キャパシタ本体を納めて電解液に浸し、余分な電解液を抜き取りながら真空状態に密封される。製品としての電気二重層キャパシタは、電動車両の駆動電源に適用する場合、数多くを直並列に接続（たとえば、直列接続においては、端子板２ａ，２ｂの異極どうしを順次に接合）して所要容量の組電池に構成される。
【０００７】
このような電気二重層キャパシタにおいては、１対の端子板２ａ，２ｂが外部へ引き出されるため、容器１の密封性を確保するのが難しい。その密封手段としては、容器１を樹脂フィルムから作り、熱シールを施すことが考えられる。しかし、樹脂フィルムの熱シールは、端子板２との確実な融合性が得られず、密閉度の安定性に欠ける。また、樹脂フィルムがこれらの間に挟む端子板２のエッヂ（断面の角部）に傷められ、裂け目が生じやすい。また、樹脂フィルムに金属の中間層を含む積層構造のもの（たとえば、アルミラミネート）を採用すると、樹脂フィルムの切口（端面）が端子板（引き出し部分）に触れ、金属の中間層との短絡（電流漏れ）を生じる可能性が考えられる。
【０００８】
この発明は、このような課題に着目してなされたものであり、信頼性と耐久性の高い電気二重層キャパシタおよびその合理的な製造方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、同数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、各正極体および各負極体の一部をリード部として同極どうしの重層部をそれぞれ端子板に接合し、これらの積層体を電解液と共に収容する容器から１対の端子板を外部へ引き出し、容器を真空状態に密封して構成される電気二重層キャパシタの製造方法において、容器を金属の中間層を含む積層構造の樹脂フィルムで袋状に形成する工程と、袋状の容器を熱シールによって密閉するにあたり、端子板と樹脂フィルムとの間は、熱シール用の溶着剤を介して密閉する工程と、端子板を樹脂フィルムの端面から絶縁するための処理として樹脂フィルムに被覆される熱シール用の溶着剤の硬化層の一部を露出させるべく容器の密封後に樹脂フィルムの縁を切除する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
第１の発明において、容器は樹脂フィルムから作られ、熱シールで簡便に密封処理できる。溶着剤は、樹脂フィルムの熱シールで溶融して端子板に樹脂フィルムを溶着させる。このため、端子板と樹脂フィルムとの間についても、安定した良好な密閉度を確保できるのである。また、熱シール後に溶着剤の硬化層が端子板と樹脂フィルムとの間に形成されるため、樹脂フィルムは端子板のエッヂ（断面の角部）から保護され、亀裂などの防止が得られる。
【００１５】
また、容器を構成する樹脂フイルムの端面（型抜きの切口）から端子板を絶縁するための処理により、溶着剤（熱シール後の硬化層）の一部が端子部を被覆して樹脂フィルムの端面（縁）から外部へ露出するため、樹脂フィルムの端面が端子板に触れることがなく、溶着剤の材質（絶縁性）を利用することにより、端子板と金属の中間層との短絡が回避できる。
【００１６】
このため、容器の密閉度が高く、品質の安定した電気二重層キャパシタを能率よく大量生産することが可能となり、信頼性と耐久性の高い電気二重層キャパシタを安価に供給できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１、図２において、１０ａは正極体の集電極、１０ｂは負極体の集電極であり、所定数に重層するアルミ箔を型抜き加工することにより、同形同大に形成される。各集電極１０ａ，１０ｂにリード部１１ａ、１１ｂが矩形平面の１辺の片側に寄せて一体に備えられる。
【００２０】
正極の集電極１０ａと負極の集電極１０ｂは、同数を交互に積層され、同極どうしのリード部１１ａ，１１ｂの重層部に対応する極性の端子板１２ａ，１２ｂ（アルミ電極）が接合される。図示しないが、これら集電極１０ａ，１０ｂの間毎に１対の活性炭電極およびこれらに挟まれるセパレータが介装され、同数の正極体と負極体がこれらの間にセパレータを介在させる積層体（キャパシタ本体）に構成される。
【００２１】
端子板１２ａ，１２ｂとリード部１１ａ，１１ｂとの接合は、良好な電導性に確保しつつ、アルミ箔のリード部１１ａ，１１ｂに損傷を与えないよう、超音波溶接・スポット溶接などが用いられる。
【００２２】
キャパシタ本体は、電解液に浸して容器１３に納められる。容器１３は、金属の中間層を含む積層構造の樹脂フィルム（この例においては、アルミラミネート）から袋状に構成され、その一辺から１対の端子板１２ａ，１２ｂ（その一部）が引き出される。容器１３の内部は、真空引きにより、余分な電解液を抜き取りながら、真空状態において、熱シールにより密封される。
【００２３】
各端子板１２ａ，１２ｂには、樹脂フィルムとの融合性を補償するため、予め熱シール用の溶着剤１４ａ，１４ｂが付着される。この溶着剤１４ａ，１４ｂとして接着剤を含むＰＥ（ポリエチレン）材が用いられる。袋１３（容器）の開口に熱シールを加えると、溶着剤１４ａ，１４ｂは溶融し、端子板１２ａ，１２ｂに樹脂フィルムを溶着させる。
【００２４】
容器１３を構成する樹脂フィルムの端面（金属の中間層が露出する）から端子板１２ａ，１２ｂを絶縁するため、熱シール用の溶着剤１４ａ，１４ｂにより、樹脂フィルムの端面に被さる盛り上がり部１５ａ，１５ｂが形成される。この盛り上がり部１５ａ，１５ｂは、溶着剤を余分に設定しておくと、熱シールで余分な溶着剤が押し出され、樹脂フィルムの縁部へ回り込み、絶縁状態が作られる。
【００２５】
図２は、熱シール部１６（溶着部）の断面を表すものであり、１３ａはアルミラミネート（ポリエチレン層とナイロン層とアルミ層とナイロン層とから構成される）であり、端子板１２ｂ（１２ａ）に付着の溶着剤１４ｂ（１４ａ）がその端面に被さる盛り上がり部１５ｂ（１５ａ）を形成するのである。
【００２６】
このような構成により、容器１３は樹脂フィルムから作られ、熱シールで簡便に密封処理できる。製品としての電気二重層キャパシタは、電動自動車の駆動電源に適用する場合、数多くを直並列に接続して所要容量の組電池に構成される。その際、容器１３が樹脂フィルムの柔軟性を備えるので、真空引きにより、容器内部の無駄な空間が圧縮されるため、容積効率の向上が得られる。
【００２７】
溶着剤１４ａ，１４ｂは、端子板１２ａ，１２ｂに樹脂フィルムを良好に溶着させるため、端子板１２ａ，１２ｂと容器１３を構成する樹脂フィルムとの間についても、安定した高い密閉度を確保できるのである。また、熱シール後に溶着剤１４ａ，１４ｂの硬化層が端子板１２ａ，１２ｂと袋１３の樹脂フィルムとの間に形成されるため、樹脂フィルムは端子板１２ａ，１２ｂのエッヂ（断面の角部）から保護され、裂け目などの防止が得られる。
【００２８】
この例においては、溶着剤１４ａ，１４ｂの盛り上がり部１５ａ，１５ｂにより、端子板１２ａ，１２ｂと樹脂フィルムの端面との短絡が回避され、電気二重層キャパシタの信頼性と耐久性の向上が図れる。なお、容器１３の材質要件としては、▲１▼電解液の外部への滲出を防止できること、▲２▼電解液に溶解しないこと、▲３▼外気（水分や酸素）の侵入を防止（高い密閉性を確保）できること、が挙げられる。これらの要件を満たせるなら、アルミラミネートに限定されるものではない。
【００２９】
図３は、別の実施形態を表すものであり、容器１３を構成する樹脂フィルムの端面（金属の中間層が露出する）から端子板１２ａ，１２ｂを絶縁するため、樹脂フィルムの縁にその端面を端子板１２ａ，１２ｂから反らす折り返し部１７が設けられる。この折り返し部１７は、袋１３（容器）の開口を密閉する熱シール部１６の外側に出る樹脂フィルムの余白１７ａを熱シール部１６へ折り返し、その部分を袋面に重ねて接着することにより形成される。
【００３０】
これによると、樹脂フィルムの端面が端子板１２ａ，１２ｂから反らされ、折り返し部１７が端子板１２ａ，１２ｂに掛かるので、端子板１２ａ，１２ｂと樹脂フィルムの端面との短絡が回避できる。もちろん、折り返し部１７を袋面と接着するのに熱シールを使用しても良い。
【００３１】
図示しないが、図１と同じ部位に同じ符号を用いて説明すると、容器１３を構成する樹脂フィルムの端面（金属の中間層が露出する）から端子板１２ａ，１２ｂを絶縁するための手段としては、樹脂フィルムの縁をその端面から熱シール用の溶着剤１４ａ，１４ｂの一部が外側に露出するように切除することも考えられる。
【００３２】
その場合、溶着剤１４ａ，１４ｂ（熱シール後の硬化層）の一部が端子部１２ａ，１２ｂを被覆して樹脂フィルムの端面から外部へ露出するため、樹脂フィルムの端面が端子板１２ａ，１２ｂに触れることがなく、溶着剤１４ａ，１４ｂの絶縁性により、端子板１２ａ，１２ｂと樹脂フィルムの端面との短絡が回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表す構成説明図である。
【図２】同じくII−II断面図である。
【図３】別の実施形態を表す構成説明図である。
【図４】同じく背景技術の説明図である。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ 集電極
１１ａ，１１ｂ リード部
１２ａ，１２ｂ 端子板
１３ 容器
１３ａ アルミラミネート（樹脂フィルム）
１４ａ，１４ｂ 溶着剤
１５ａ，１５ｂ 盛り上がり部
１６ 熱シール部
１７ 折り返し部

Claims (1)

1. 同数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、各正極体および各負極体の一部をリード部として同極どうしの重層部をそれぞれ端子板に接合し、これらの積層体を電解液と共に収容する容器から１対の端子板を外部へ引き出し、容器を真空状態に密封して構成される電気二重層キャパシタの製造方法において、容器を金属の中間層を含む積層構造の樹脂フィルムで袋状に形成する工程と、袋状の容器を熱シールによって密閉するにあたり、端子板と樹脂フィルムとの間は、熱シール用の溶着剤を介して密閉する工程と、端子板を樹脂フィルムの端面から絶縁するための処理として樹脂フィルムに被覆される熱シール用の溶着剤の硬化層の一部を露出させるべく容器の密封後に樹脂フィルムの縁を切除する工程と、を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。

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